Основи регуляторів тиску

Завантажити безкоштовно

Зміст

Ви можете знайти доступні регулятори тиску Beswick в нашому інтернет-каталозі: Клацніть тут для регуляторів тиску

Регулятори тиску знаходять у багатьох поширених побутових та промислових застосуваннях. Наприклад, регулятори тиску використовуються в газових грилях для регулювання пропану, в пічах для опалення будинку для регулювання природних газів, в медичному та стоматологічному обладнанні для регулювання кисню та анестезійних газів, в пневматичних системах автоматики для регулювання стисненого повітря, в двигунах для регулювання палива та в паливних елементах для регулювання водню. Як показує цей частковий перелік, існує ще безліч програм для регуляторів, у кожному з них регулятор тиску забезпечує однакову функцію. Регулятори тиску знижують тиск подачі (або на вході) до нижчого тиску на виході і працюють, щоб підтримувати цей тиск на виході, незважаючи на коливання тиску на вході. Зниження вхідного тиску до нижчого вихідного тиску є ключовою характеристикою регуляторів тиску.

При виборі регулятора тиску слід враховувати багато факторів. Важливими міркуваннями є: діапазони робочого тиску на вході та виході, вимоги до потоку, рідина (це газ, рідина, токсична або горюча речовина?), Очікуваний діапазон робочих температур, вибір матеріалу для компонентів регулятора, включаючи ущільнення, а також як обмеження розміру та ваги.

Матеріали, що використовуються в регуляторах тиску

Для роботи з різними рідинами та робочим середовищем доступний широкий спектр матеріалів. Загальні матеріали, що входять до складу регуляторів, включають латунь, пластик та алюміній. Також доступні різні сорти нержавіючої сталі (такі як 303, 304 та 316). Пружини, що використовуються всередині регулятора, зазвичай виготовляються з музичного дроту (вуглецева сталь) або нержавіючої сталі.

Латунь підходить для найпоширеніших застосувань і, як правило, економічна. Алюміній часто вказується, коли вага є важливою. Пластик розглядається, коли низька вартість насамперед викликає занепокоєння або якщо потрібно викинути виріб. Нержавіючі сталі часто вибирають для використання з корозійними рідинами, для використання в агресивних середовищах, коли чистота рідини є важливим фактором або коли робочі температури будуть високими.

Не менш важливою є сумісність матеріалу ущільнення з рідиною та діапазоном робочих температур. Буна-н - типовий ущільнювальний матеріал. Деякі виробники пропонують додаткові ущільнювачі, серед яких: фторуглерод, EPDM, силікон та перфторэластомер.

Використовувана рідина (газова, рідка, токсична або легкозаймиста)

Хімічні властивості рідини слід враховувати перед тим, як визначити найкращі матеріали для вашого застосування. Кожна рідина матиме свої унікальні характеристики, тому слід подбати про те, щоб вибрати відповідний матеріал корпусу та ущільнювачів, які будуть контактувати з рідиною. Частини регулятора, що контактують з рідиною, відомі як “змочені” компоненти.

Також важливо визначити, чи є рідина легкозаймистою, токсичною, вибухонебезпечною чи небезпечною. Нерозвантажувальний регулятор є кращим для використання з небезпечними, вибухонебезпечними або дорогими газами, оскільки конструкція не видає надмірного тиску в атмосферу. На відміну від нерозвантажувального регулятора, розвантажувальний (також відомий як саморозвантажувальний) регулятор призначений для скидання надлишкового тиску в атмосферу. Зазвичай для цього в боці корпусу регулятора є вентиляційний отвір. У деяких спеціальних конструкціях вентиляційний отвір може бути різьбовим, а будь-який надлишковий тиск може видалятися з корпусу регулятора через трубопроводи і витягатися в безпечній зоні. Якщо вибрано такий тип конструкції, надлишок рідини повинен видалятися відповідно і відповідно до всіх правил безпеки.

Температура

Матеріали, вибрані для регулятора тиску, не тільки повинні бути сумісними з рідиною, але також повинні мати можливість нормальної роботи при очікуваній робочій температурі. Основна проблема полягає в тому, чи правильно працюватиме вибраний еластомер протягом очікуваного діапазону температур. Крім того, робоча температура може впливати на пропускну здатність та/або швидкість пружини в екстремальних умовах.

Робочий тиск

Вхідний і вихідний тиски є важливими факторами, які слід враховувати перед вибором найкращого регулятора. Важливі питання, на які слід відповісти: Який діапазон коливань тиску на вході? Який необхідний вихідний тиск? Яка допустима зміна тиску на виході?

Вимоги до потоку

Яка максимальна швидкість потоку, необхідна додатку? На скільки змінюється швидкість потоку? Вимоги до перенесення також є важливим фактором.

Розмір та вага

У багатьох додатках високих технологій простір обмежений, а вага є фактором. Деякі виробники спеціалізуються на мініатюрних компонентах, і з ними слід проконсультуватися. Вибір матеріалу, зокрема компонентів корпусу регулятора, впливатиме на вагу. Також уважно продумайте розміри порту (різьби), стилі регулювання та варіанти кріплення, оскільки це вплине на розмір та вагу.

Регулятори тиску в роботі

Регулятор тиску складається з трьох функціональних елементів

) Елемент, що знижує або обмежує тиск. Часто це підпружинений висувний клапан.
) Елемент зондування. Зазвичай діафрагма або поршень.
) Елемент опорної сили. Найчастіше джерельце.

Під час роботи опорна сила, що створюється пружиною, відкриває клапан. Відкриття клапана надає тиск на чутливий елемент, який, у свою чергу, закриває клапан, поки він не буде відкритий лише для того, щоб підтримувати заданий тиск. Спрощена схема "Схема регулятора тиску" ілюструє цю схему балансу сил. (Дивись нижче)

(1) Елемент, що зменшує тиск (випускний клапан)

Найчастіше в якості обмежувального елемента регулятори використовують пружинний клапан "вискок". Поппет включає еластомерне ущільнення або, у деяких конструкціях високого тиску, термопластичне ущільнення, яке виконане для виготовлення ущільнення на гнізді клапана. Коли зусилля пружини відсуває ущільнювач від сідла клапана, рідина пускається з входу регулятора на вихід. Коли тиск на виході зростає, сила, що створюється чутливим елементом, чинить опір силі пружини, і клапан закривається. Ці дві сили досягають точки балансу в заданій точці регулятора тиску. Коли тиск нижче за потоком опускається нижче заданого значення, пружина відштовхує отвір від сідла клапана, і додатковій рідині дозволяється надходити з входу на вихід, поки баланс сили не відновиться.

(2) Сенсорний елемент (поршень або діафрагма)

Поршневі конструкції часто використовуються, коли необхідний вищий тиск на виході, коли нерівність викликає занепокоєння або коли тиск на виході не повинен дотримуватися жорстких допусків. Конструкції поршнів, як правило, мляві, порівняно з конструкціями діафрагми, через тертя між ущільненням поршня і корпусом регулятора.

У випадках низького тиску, або коли потрібна висока точність, перевага надається стилю діафрагми. Мембранні регулятори використовують тонкий елемент у формі диска, який використовується для відчуття змін тиску. Зазвичай вони виготовляються з еластомеру, однак тонкий звитий метал використовується в спеціальних додатках. Діафрагми по суті усувають тертя, властиве конструкціям поршневих конструкцій. Крім того, для певного розміру регулятора часто можна забезпечити більшу зону зондування з конструкцією діафрагми, ніж це було б можливо, якби використовувалася конструкція поршневого типу.

(3) Елемент опорної сили (весна)

Елементом опорної сили, як правило, є механічна пружина. Ця пружина надає зусилля на чутливий елемент і діє, щоб відкрити клапан. Більшість регуляторів сконструйовані з регулюванням, яке дозволяє користувачеві регулювати задане значення вихідного тиску, змінюючи силу, що діє на опорну пружину.

Точність та потужність регулятора

Точність регулятора тиску визначається, будуючи графіки тиску на виході в залежності від витрати. Отриманий графік показує падіння вихідного тиску при збільшенні витрати. Це явище відоме як звисання. Точність регулятора тиску визначається як те, на скільки випадає пристрій протягом ряду потоків; менше опускання дорівнює більшій точності. Криві тиску та потоку, наведені на графіку "Карта роботи регулятора тиску прямого дії", вказують на корисну регулюючу здатність регулятора. Вибираючи регулятор, інженери повинні вивчити криві тиску проти потоку, щоб переконатися, що регулятор може відповідати вимогам до експлуатаційних характеристик, необхідним для пропонованого застосування.

Визначення Droop

Термін "падіння" використовується для опису падіння тиску на виході нижче початкового значення, коли збільшується потік. Також падіння може бути спричинене значними змінами вхідного тиску (від значення, коли було встановлено вихід регулятора). Коли тиск на вході зростає від початкової настройки, тиск на виході падає. І навпаки, коли тиск на вході падає, тиск на виході зростає. Як видно на графіку «Карта роботи регулятора тиску прямого дії», цей ефект важливий для користувача, оскільки він показує корисну регулюючу здатність регулятора.

Розмір отвору

Збільшення отвору клапана може збільшити пропускну здатність регулятора. Це може бути корисним, якщо у вашій конструкції може бути встановлений більший регулятор, однак будьте обережні, щоб не вказати надмірно. Регулятор із великим клапаном, за умов передбачуваного застосування, призведе до більшої чутливості до коливань тиску на вході та може спричинити надмірне падіння.

Блокування тиску

“Тиск замикання” - це тиск вище заданого значення, необхідний для повного відключення клапана регулятора та забезпечення відсутності потоку.

Гістерезис

Гістерезис може відбуватися в механічних системах, таких як регулятори тиску, через сили тертя, спричинені пружинами та ущільненнями. Погляньте на графік, і ви зауважите, для даної швидкості потоку, що тиск на виході буде вищим із зменшенням потоку, ніж він буде зростати.

Одноетапний регулятор

Одноступінчасті регулятори - чудовий вибір для відносно невеликих знижень тиску. Наприклад, повітряні компресори, що використовуються на більшості заводів, створюють максимальний тиск в діапазоні від 100 до 150 фунтів на квадратний дюйм. Цей тиск проходить через завод, але його часто знижують за допомогою одноступінчастого регулятора для зниження тиску (10 фунтів/кв. та інші пристрої. Одноступеневі регулятори тиску, як правило, погано працюють при великих коливаннях вхідного тиску та/або витрати.

Двоступеневий (двоступеневий) регулятор

Двоступеневий регулятор тиску ідеально підходить для застосувань з великими коливаннями витрати, значними коливаннями тиску на вході або зменшенням тиску на вході, як це відбувається з газом, що подається з невеликого резервуара або газового балона.

У більшості одноступінчатих регуляторів регуляторів, за винятком тих, що використовують конструкцію з компенсацією тиску, велике падіння тиску на вході спричинить незначне підвищення тиску на виході. Це відбувається тому, що сили, що діють на клапан, змінюються внаслідок великого падіння тиску, з тих пір, як спочатку встановлювався вихідний тиск. У двоступеневій конструкції друга ступінь не буде зазнавати цих значних змін тиску на вході, лише незначна зміна з боку вихідного отвору першої ступені. Таке розташування призводить до стабільного тиску на виході з другого ступеня, незважаючи на значні зміни тиску, що подається на перший етап.

Триступеневий регулятор

Триступеневий регулятор забезпечує стабільний вихідний тиск, подібний до двоступеневого регулятора, але з доданою здатністю справлятися зі значно вищим максимальним тиском на вході. Наприклад, триступеневий регулятор серії Beswick PRD3HP розрахований на обробку тиску на вході до 3000 фунтів на квадратний дюйм, і він забезпечить стабільний вихідний тиск (в діапазоні від 0 до 30 фунтів на квадратний дюйм), незважаючи на зміни тиску подачі. Невеликий і легкий регулятор тиску, який може підтримувати стабільно низький вихідний тиск, незважаючи на тиск на вході, який з часом зменшиться від високого тиску, є критично важливим компонентом у багатьох конструкціях. Приклади включають портативні аналітичні прилади, водневі паливні елементи, БПЛА та медичні пристрої, що живляться від газу високого тиску, що подається з газового патрона або накопичувального балона.

Тепер, коли ви вибрали регулятор, який найкраще відповідає вашому застосуванню, важливо, щоб регулятор був встановлений і відрегульований належним чином, щоб забезпечити його функціонування за призначенням.

Більшість виробників рекомендують встановлювати фільтр перед регулятором (деякі регулятори мають вбудований фільтр), щоб запобігти забрудненню сідла клапана брудом і твердими частинками. Робота регулятора без фільтра може призвести до підтікання до вихідного отвору, якщо гніздо клапана забруднене брудом або сторонніми матеріалами. У регульованих газах не повинно бути масел, жирів та інших забруднень, які можуть забруднити або пошкодити компоненти клапана або атакувати ущільнення регулятора. Багато користувачів не знають, що гази, що надходять у балони та малі газові картриджі, можуть містити сліди масел із виробничого процесу. Присутність нафти в газі часто не очевидна для користувача, і тому цю тему слід обговорити зі своїм постачальником газу, перш ніж ви виберете ущільнювальні матеріали для свого регулятора. Крім того, в газах не повинно бути надмірної вологи. При застосуванні з великою швидкістю потоку може спостерігатися обмерзання регулятора, якщо присутня волога.

Якщо регулятор тиску буде використовуватися з киснем, знайте, що цей кисень вимагає спеціальних знань для безпечного проектування системи. Повинні бути вказані кисневі сумісні мастила та, як правило, передбачається додаткове очищення для видалення слідів нафтопродуктів ріжучих масел. Обов’язково повідомте постачальника регулятора про те, що плануєте використовувати регулятор у кисневій програмі.

Не підключайте регулятори до джерела живлення з максимальним тиском, що перевищує номінальний вхідний тиск регулятора. Регулятори тиску не призначені для використання в якості запірних пристроїв. Коли регулятор не використовується, тиск подачі слід вимкнути.

Встановлення

КРОК 1
Почніть з підключення джерела тиску до впускного отвору, а регульований трубопровід тиску до вихідного отвору. Якщо порти не позначені, зверніться до виробника, щоб уникнути неправильних з'єднань. У деяких конструкціях внутрішні компоненти можуть пошкодитись, якщо тиск подачі помилково подається на вихідний порт.

КРОК 2
Перед увімкненням тиску подачі на регулятор відпустіть регулятор регулювання, щоб обмежити потік через регулятор. Поступово включайте подаючий тиск, щоб не «шокувати» регулятор раптовим припливом рідини під тиском. ПРИМІТКА: Уникайте повороту регулювального гвинта до упору в регулятор, оскільки в деяких конструкціях регулятора повний тиск подачі подаватиметься до вихідного отвору.

КРОК 3
Встановіть регулятор тиску на бажаний вихідний тиск. Якщо регулятор не розвантажує, буде легше відрегулювати вихідний тиск, якщо рідина тече, а не “тупикова” (відсутність потоку). Якщо виміряний вихідний тиск перевищує бажаний вихідний тиск, видаліть рідину з нижньої сторони регулятора та знижте вихідний тиск, повернувши регулятор регулювання. Ніколи не випускайте рідину, послаблюючи фітинги, оскільки це може призвести до травм.

За допомогою регулятора розвантажувального стилю надлишковий тиск буде автоматично подаватися в атмосферу з нижньої сторони регулятора, коли обертається ручка, щоб знизити налаштування потужності. З цієї причини не використовуйте регулятори розвантажувальних стилів із легкозаймистими або небезпечними рідинами. Переконайтеся, що надлишок рідини видаляється безпечно та відповідно до всіх місцевих, штатних та федеральних норм.

КРОК 4
Щоб отримати бажаний вихідний тиск, зробіть остаточні налаштування, повільно збільшуючи тиск нижче необхідної заданої точки. Встановлення тиску знизу бажаного налаштування є кращим, ніж встановлення його вище бажаного налаштування. Якщо ви перевищуєте задане значення під час налаштування регулятора тиску, відкиньте заданий тиск до рівня нижче заданого значення. Потім знову поступово збільшуйте тиск до бажаної заданої точки.

КРОК 5
Кілька разів увімкніть і вимкніть тиск подачі, контролюючи тиск на виході, щоб переконатися, що регулятор постійно повертається до заданого значення. Крім того, тиск на виході також слід включати і вимикати, щоб забезпечити повернення регулятора тиску до бажаного заданого значення. Повторіть послідовність налаштування тиску, якщо тиск на виході не повернеться до бажаного значення.

Beswick Engineering спеціалізується на мініатюрних рідинних та пневматичних фітингах, швидкороз'єднувачах, клапанах та регуляторах. У нас є команда кваліфікованих інженерів-програмістів, які готові допомогти вам у ваших питаннях. Індивідуальні конструкції доступні за запитом. Надішліть свій запит на нашій сторінці зв’язку з нами або натисніть піктограму чату внизу праворуч на екрані.